Ю.А. Серегин, Д.А. Чистяков, А.В. Зилов и др. “Генетические нарушения при сахарном диабете взрослого типа у молодых (MODY)”

Государственный научный центр РФ

“ГосНИИ генетика” (дир.-член.-корр. РАН  В.Г. Дебабов),

Эндокринологический научный центр

(дир.-акад. РАМН И.И. Дедов) РАМН, Москва

С ахарный диабет 2 типа в его типичной, классической форме – это заболевание, имеющее гетерогенную и мультифакторную природу развития. В большинстве случаев СД 2 типа определяется полигенными нарушениями, однако к настоящему времени известно несколько моногенных форм этого заболевания; среди последних наиболее изучен MODY. Эта разновидность инсулинзависимого СД, в отличие от типичного диабета 2 типа, проявляется в раннем возрасте, в связи с чем получила название диабета взрослого типа у молодых. Для MODY характерно аутосомное доминантное наследование, связанное с нарушением синтеза инсулина. Это весьма редкое заболевание, обнаруживающееся лишь у 2-5% больных СД 2 типа. MODY генетически разнороден и имеет ряд фенотипических проявлений. К настоящему времени различают 5 его форм, связанных с мутациями в генах, расположенных на пяти различных хромосомах (табл.1).

MODY 1. Экспрессия многих генов определяется имеющимся в клетке набором транскрипционных факторов, активных в данный момент.

Многие из этих факторов изучены, особенно в печени, где имеется много генов с контролируемой транскрипцией. Контроль над многими функциями печени связан с экспрессией гепатоцитарного ядерного фактора (hepatocyte nuclear factor) HNF4. HNF4 также контролирует экспрессию другого фактора транскрипции  – HNF1. Существуют 2 изоформы HNF4 (a и b), различающиеся наличием 10-аминокислотного пептида в С-концевой части белка [3].

Первая разновидность MODY (MODY1) связана с мутациями в гене HNF4, ведущими к нарушению секреции инсулина и развитию гипергликемии. Первая мутация в данном гене, ведущая к развитию диабета, была обнаружена в 1996 г. – это нуклеотидная замена СЃТ, приводящая к образованию стоп-кодона в 268-м положении (GLN268TER) [30]. У некоторых больных в факторе HNF-4a обнаружена нонсенс-мутация Q268X, в результате которой мутантный белок теряет способность к активации транскрипции из-за невозможности образовать димерную молекулу и связываться с ДНК [23]. Замена СЃТ в кодоне 154 приводит к нонсенс-мутации ARG154TER [15], а в положении 127 – к аминокислотной замене АRG127TRP [7]. В первом случае нарушение приводит к исключительно тяжелому течению диабета, требующему интенсивного применения гипогликемизирующих препаратов. Во втором случае мутация затрагивает в гене HNF4 так называемый участок T-box, отвечающий за димеризацию молекул фактора и его связывание с ДНК.

Замена VAL393ILE существенно ослабляет активность HNF-4a, что ведет к нарушению секреции инсулина [12]. Делеция тимидинового основания в 75-м кодоне 2-го экзона гена HNF4 (PHE75fsdelT) вызывает сдвиг рамки считывания, что приводит к преждевременной терминации трансляции с образованием неактивного укороченного полипептида длиной в 117 аминокислотных остатков [21].

MODY 2. Данная форма заболевания связана с мутациями в гене глюкокиназы (GCK), кодирующем этот фермент [18]. Мутантные формы фермента имеют пониженную активность либо полностью теряют ее, что приводит к уменьшению чувствительности b-клеток к глюкозе [8] и повышению порогового уровня глюкозы в крови, необходимого для активации секреции инсулина [26]. У больных с дефицитом глюкокиназы более чем на 60% снижена секреция инсулина. Активность глюкокиназы также может снижаться вследствие недостаточной аккумуляции гликогена в клетках печени за счет активации вторичных путей глюкогенеза [5, 28].

В гене GCK описаны многочисленные мутации, приводящие либо к аминокислотным заменам (A53S, G80A, H137R, T168P, M210T, G213R, V226M, A259T, G261R, S336L, V367M), либо к образованию стоп-кодонов (R186X, E248X, S360X), либо к сбою рамки считывания и преждевременной терминации транскрипции вследствие нуклеотидных делеций (V401del1, K161+2del110). Точковые мутации, приводящие к заменам в 228-м (THR228MET) и 261-м триплетах (GLY261ARG), по всей видимости влияют на сродство фермента к АТФ и константу его связывания с глюкозой [24]. В гене глюкокиназы также локализованы 4 полиморфных микросателлитных маркера, которые могут быть полезны для анализа сцепления данного гена с заболеванием в диабетических семьях [22] (табл. 2).

MODY 3. связан с нарушениями в гене HNF1А, кодирующем гепатоцитарный ядерный фактор-1a. Этот регуляторный белок встречается только в гепатоцитах и контролирует транскрипцию генов a- и b- цепей фибриногена и a-1-антитрипсина [4]. HNF-1a связывается с промоторами генов, экспрессирующихся только в печени (фибриноген, альбумин, a-1-антитрипсин, a-фетопротеин и белок оболочки вируса гепатита). Этот фактор функционирует в виде димера, стабилизируемого в присутствии кофактора DCOH [19].

Связь между MODY 3 и HNF-1a впервые показана в 1996 г., когда была обнаружена слабо выраженная способность фактора к активации транскрипции гена инсулина. У больных MODY 3 в гене HNF1a описана вставка аденина в кодоне 291 (fs316TER), ведущая к сдвигу рамки считывания и синтезу укороченного белка длиной в 315 аминокислот [31].  Мутации в этом гене встречаются у 18% больных MODY, в том числе вставка цитидина обнаружена у 13% больных [6]. Другая мутация в 291-м кодоне, кодирующем пролин, представляет собой вставку цитидина  (P291lfsinsC) и также приводит к сдвигу

рамки считывания [29]. Эта мутация довольно широко распространена в диабетических семьях Японии, Великобритании, Германии и Финляндии [2,6,14,29], поэтому исследователи предположили, что 291-й кодон является “горячей точкой” мутагенеза и занимает особое положение в структуре белковой молекулы фактора [29].

В 7-м экзоне гена HNF1a происходит аминокислотная замена в 447-м положении (PRO447LEU), также связанная с развитием MODY 3 [13,31]. У больных данной разновидностью СД также найдены делеция гуанидина в глициновом кодоне-292 (G292fsdelG), вызывающая сбой рамки считывания, замена тирозина на цистеин в 122-м положении (TYR122CYS) [27], а также замена THR620ILE [20]. Миссенс-мутация в экзоне 4 (CYS241GLY) затрагивает домен homebox, отвечающий за связывание с ДНК. В кодирующей области гена HNF1a обнаружены две мутации ARG272HIS и ARG583GLY, которые оказались связанными не с MODY 3, а с СД 2 типа [29]. В промоторной области этого гена встречаются две мутации (замена AЃC в положении 58 и делеция гуанидина в положении 119), для которых показана связь с MODY 3 [9,10]. Первая из них происходит в высококонсервативной области промотора и затрагивает участок связывания транскрипционного фактора HNF-4a, что приводит к нарушению связывания последнего и снижению уровня экспрессии HNF-1a [10].

МОDY 4. Данный синдром связан с мутациями в гене транскрипционного фактора IPF1 (insulin promoter factor), регулирующего развитие поджелудочной железы и экспрессию многих генов b-клеток, включая ген инсулина [9]. Дефицит данного фактора ведет к серьезным нарушениям функций поджелудочной железы и развитию MODY. МОDY 4 был впервые детерминирован в 1997 г., когда у 8 больных со сниженной выработкой инсулина и нарушениями развития поджелудочной железы в гене IPF1  была обнаружена мутация PRO63fsdelC  (делеция цитозина в кодоне 63, вызывающая  сбой рамки считывания), не сцепленная с другими типами MODY [25]. У больных СД 2 типа в гене IPF1 обнаружены мутации (C18R; D76N и R197H), приводящие к снижению сродства фактора к промоторному участку гена инсулина. Они напрямую не связаны с MODY, поскольку обнаружены и у здоровых индивидов, но в редких (особо тяжелых) случаях могут вызывать этот синдром [11,17]. При анализе ДНК 192 членов семей с СД 2 типа у двух из них были найдены 3 новых мутации, включая 2 аминокислотные замены (Q59L и D76N) и вставку пролинового кодона без сбоя рамки считывания (insCCG243). В редких случаях эти мутации могут быть ассоциированы с MODY.

MODY 5. Пятая разновидность MODY сцеплена с нарушениями в гене HNF1b, кодирующем гепатоцитарный ядерный фактор-1b.  Этот белок обнаруживает высокую гомологию с регуляторным фактором HNF-1a, димеризуется с ним in vitro и распознает те же сайты связывания, что и HNF-1a [1].

У больных MODY в Японии описано 4 мутации в гене HNF1b, включая нонсенс-мутацию ARG177 TER. Эта мутация не встречается у здоровых людей и приводит к синтезу укороченного белка из 176 аминокислот. Мутантный белок не связывается со многими промоторами и ингибирует активность

нативного фактора HNF-1b. Мутация ARG177TER связана с дефицитом инсулина и тяжелыми осложнениями, включая почечную недостаточность. В Норвегии описана делеция 75 п.н. (нуклеотиды 409-483) во 2-м экзоне гена HNF1b, которая приводит к потере 25 аминокислот (arg137-lys161) из домена pseudo-POU белка HNF-1b [16]. У больных MODY, несущих эту делецию, отмечены почечная недостаточность и нарушения со стороны гениталий.

Источник: http://www.my-diabet.com/articles/jua-seregin-da-chistjakov-av-zilov-i-dr-geneticheskie-narushenija-pri-saharnom-diabete-vzroslogo-tipa-u-molodih-mody

Метки: , , , ,

Комментарии закрыты.